Лазерно-флуоресцентные методы и аппаратура диагностики и контроля состояния биологических тканей

• Автор: Линьков, Кирилл Геннадиевич
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОПТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ
1.1. Особенности взаимодействия светового излучения с биологическими системами
1.2. Техника и методы, применяемые для оптической диагностики
1.3. Модельные представления
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
РАСПРОСТРАНЕНИЯ СВЕТА В СЛУЧАЙНО-НЕОДНОРОДНОЙ СРЕДЕ
2.1. Формулировка и решение прямой задачи распространения света в случайно-неоднородных средах
2.2. Решение обратной задачи
2.3. Моделирование процессов распространения светового излучения в биологических средах
ГЛАВА 3. АППАРАТУРА И МЕТОДЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ
3.1. Принцип действия, схема и основные параметры установки
3.2. Выбор объектов исследований
3.3. Проведение исследований с использованием метода геометрического зондирования
Резюме

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ И ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
РАССЕИВАЮЩИХ СРЕД
4.1. Одномерная модель
4.2. Двумерное восстановление оптических свойств
Резюме
ГЛАВА 5. КЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ
ЧЕЛОВЕКА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ.
Охрана здоровья человека — эта глобальная проблема нашего и будущего столетия определяет значительный интерес к новым направлениям диагностики и терапии. Одним из таких направлений является лазерная медицина, т.е. применение лазерного излучения для лечения и диагностики различных патологических состояний. Необходимость проведения точной диагностики становится все более явной, несмотря на очевидные успехи медицины в последнее время [1].Применительно к диагностике онкологических и некоторых других заболеваний в последние годы активно разрабатывается принципиально новая группа методов, в основе которых лежит флуоресцентная лазерная спектроскопия. Эта группа методов основана на избирательной способности патологически измененных тканей накапливать как экзогенные (т.е. попадающие внутрь организма человека извне), так и эндогенные (образующиеся внутри организма в ходе протекания обменных реакций) люминофоры и давать более интенсивную флуоресценцию по сравнению со здоровыми тканями при возбуждении их лазерным излучением определенной длины волны. В настоящее время флуоресцентная диагностика патологических процессов в организме развивается в двух основных направлениях:
- анализ интенсивности флуоресценции эндогенных красителей, т.е. собственной флуоресценции [3, з], в частности, для злокачественных опухолей, характеризующихся появлением флуоресценции эндогенных порфиринов и их производных при облучении светом ультрафиолетового и красного диапазона, что часто используется в качестве диагностического критерия;
расположения аналого-цифрового преобразователя после усилителей препятствовало ее использованию для тонких измерений. К тому же система была довольно громоздка, что позволяло применять ее только в исследовательских целях. Подобные системы в которых вместо лазеров использовались широкополосные источники излучения применялись для спектрометрии рассеянного сигнала при эндоскопических исследованиях пищевода и желудка [34]. Канадскими исследователями с помощью волоконно-оптического спектрометра были проведены достаточно подробные исследования по выявлению динамики накопления фотосенсибилизатора в опытах на животных [38]. При этом использовался волоконно-оптический зонд в котором приемные волокна располагались на расстоянии 0.85-10 мм для объектов со слабым ослаблением света (кожа, мышцы) и 1-5 мм для объектов с сильным ослаблением света (печень) от облучающего волокна. Отмечается, что точность измерений была удовлетворительна только на однородных тканях (печень). Для неоднородных слоистых сред, как например двухслойная среда кожа/мышцы, измерения были менее точны. Основная ошибка была вызвана применением диффузионной теории однородных сред для объектов с неоднородным распределением фотосенсибилизатора.
Для определения толщины слоя с красителем в фантоме из полиорганосилоксановой резины использовался метод с наклонным падением излучения, вызывающего флуоресценцию [36]. Метод показал достоверные результаты только для случая равномерного распределения красителя в слое фантома.